Das J-O. Technik Klimabox System

Das J-O. Technik Klimabox System soll helfen Umweltdaten aus Räumen aller Art zu sammeln, um sie später auswerten zu können und dazu dienen SmartHome-Komponenten, wie Thermostate oder Automatische Fenster je nach Daten zu steuern.



Die Klimabox ist eine universelle Plattform zur Erfassung unterschiedlichster Klimadaten.

Sie entstand im Jahr 2019 mit dem Ziel Daten wie Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und weitere Messwerte innerhalb und außerhalb von Räumen und Gebäuden zu sammeln. Die erfassten Daten sollen den aktuellen Klimastatus des bemessenen Raumes anzeigen und zur Optimierung der z.B. Energieeinsparung dienen.

In der Anwendung erfolgt jetzt die regelmäßige Aufnahme von Messwerten. Grenzwertüberschreitungen werden lokal über eine Ampel visualisiert sowie über einen Summer akustisch angezeigt. Weiterhin werden die Messdaten bei Bedarf zusätzlich an einen zentralen Server weitergeleitet.

Auf dem Server werden die Messdaten in einer Datenbank abgelegt um unabhängig von der Erfassung zusätzlich kurz und/oder langfristige Auswertungen zu ermöglichen.

Der erste Prototyp stand im Frühjahr 2020 bereit, doch bei der Weiterentwicklung des Projektes änderte sich der Blick durch die Corona-Pandemie auf die Anforderungen des Raumklimas.


Neben Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck wurde die Luftqualität bedeutend wichtiger.

Durch die flexible Plattform war es jedoch kein Problem die bestehenden Messdaten um einen CO²-Wert zu ergänzen.

Doch warum ist der CO²- Wert innerhalb eines Raumes wie z.B. eines Klassenzimmers, so wichtig?

CO² ist ein farb- und geruchsloses Gas. Außerdem ist es ein natürlicher Bestandteil unserer Umwelt, denn die klassische CO²- Konzentration in der Umgebungsluft beträgt laut dem Umweltbundesamt ca. 400 ppm.

Die CO²- Konzentration innerhalb eines Raumes wird von unterschiedlichsten Faktoren beeinflusst. So ändert sich besonders die Konzentration hauptsächlich durch die Atmung von Personen in Räumen.

Daher ist die CO²- Konzentration stark von der Größe des Raumes, der Anzahl der Personen im Raum und des natürlichen bzw. erzwungen Luftaustausches abhängig.

Über den CO²-Gehalt in der Luft erkennen wir, ob die Raumluft genügend Sauerstoff enthält oder ob die Raumluft bereits so verbraucht ist, dass Personen sich müde und leistungsschwach fühlen.

Um die Luftqualität richtig bewerten zu können, sind regelmäßige momentan Werte notwendig. Auch hier gibt das Umweltbundesamt Richtwerte und Hinweise zur genauen Erfassung der CO²- Konzentration.

Doch was hat die CO²- Konzentration mit der Möglichkeit einer Ansteckung zu tun und warum ist es daher möglich, über diese Konzentration das Ansteckungsrisiko zu minimieren? 


Neben dem Sauerstoff und dem Kohlendioxid befinden sich auch Aerosole in der Atemluft.

Aus diesem Grund, wird die CO²- Konzentration ein sehr guter Indikator für die Qualität der Raumluft. Mit der Zunahme der CO²- Konzentration, steigt auch die Möglichkeit der Übertragung von Viren über die Aerosole.
Somit zeigt die CO²- Konzentration nicht die Ansteckungsgefahr durch Viren, sondern den Zustand der Raumluft und gibt damit den Hinweis zum rechtzeitigen lüften, um eine Übertragung von Aerosolen und damit die Infektionsgefahr innerhalb eines Raumes zu minimieren.



Das Umweltbundesamt empfiehlt folgende Richtwerte:

-      Bis 1000 ppm gilt die Luftqualität als „gut“.

-      Zwischen 1000 - 2000 ppm wird der Luftaustausch notwendig, die Luftqualität gilt als „belastet“.

-      Ab 2000 ppm wird dringend das Lüften empfohlen.


Die weiteren Daten wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit, runden die Messdaten zur besseren Analyse ab.

Aus diesen Anforderungen lässt sich eine wirkungsvolle Lösung mit der Klimabox umsetzen.

Die Erfassung der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit und vor allem der CO²-Konzentration erfolgt durch einen sich selbst kalibrierenden Sensor.

Weiterhin ist der Sensor in der Lage durch sein Messkonzept Langzeitdrifts automatisch zu kompensieren.

Die Erfassung der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur erfolgt ebenfalls mit dem Sensor. Der Messbereich des Sensors umfasst 400 ppm bis 10.000 ppm.

Die Anzeige der Schwellenwerte wird mittels einer Ampel dargestellt.

-      LED grün zeigt die CO²- Konzentration bis 1000 ppm an

-      LED gelb zeigt die CO²- Konzentration zwischen 1000 ppm bis 2000 ppm an

-      LED rot zeigt die CO²- Konzentration über 2000 ppm an

Zur besseren Wahrnehmung informiert ein Piepton  das Überschreiten der einzelnen Schwellenwerte.


Die Versorgung der Klimabox erfolgt durch ein USB Steckernetzteil. Um unabhängig von der Steckdose genutzt zu werden, kann die Klimabox mit einem Akku ausgestattet werden.

Hiermit ist je nach Ausführung eine mehrtägige Nutzung möglich.


Eine weitere wichtige Eigenschaft ist die Möglichkeit einer Datenübertragung zu einem Server.

Die Datenübertragung erfolgt mittels LoRa oder WLAN, je nach Notwendigkeit oder Möglichkeit. 

 

Die ersten Klimaboxen werden mit großer Freude in den Klassenräumen des

Corvey Gymnasiums genutzt.

Dort untestützen sie den Unterricht, um diesen sicherer vor Covid-Ansteckungen zu machen.


Auf der Schul-Webseite, wie auch im NDR Hamburg-Journal wurde über die Klimabox bereits berichtet.